太陽電池也可以彎曲折疊?中國科學(xué)家給出肯定的答案。近日，記者從上海市科學(xué)技術(shù)委員會了解到，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所(以下簡稱“中科院上海微系統(tǒng)所”)成功開發(fā)出柔性單晶硅太陽電池技術(shù)，讓60微米厚度的單晶硅太陽電池可以像A4紙一樣進(jìn)行折疊操作，最小彎曲半徑達(dá)到5毫米以下，并且可以進(jìn)行重復(fù)彎曲。5月24日，該成果以封面文章的形式在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志上發(fā)表。

　　單晶硅太陽電池具有轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長、制備工藝完善等優(yōu)點，是目前光伏市場的主產(chǎn)品。據(jù)中科院上海微系統(tǒng)所介紹，目前，單晶硅太陽電池在光伏市場的占有率上升至95%以上。然而，越輕薄的單晶硅越脆。中科院上海微系統(tǒng)所研究員劉正新表示，單晶硅是一種脆性材料，給它施加應(yīng)力時容易碎，尤其是要把它做得更便宜、更輕薄時，它就更容易碎。大角度彎曲而不損壞的硅片在過去幾乎不可能實現(xiàn)，其主要原因就是硅片的力學(xué)特征限制了其柔韌性。

　　在該項研究中，中科院上海微系統(tǒng)所研究團(tuán)隊通過高速相機(jī)觀察發(fā)現(xiàn)，單晶硅太陽電池在彎曲應(yīng)力作用下的斷裂總是從單晶硅片邊緣處的“V”字型溝槽開始萌生裂痕的，該區(qū)域被定義為硅片的“力學(xué)短板”。根據(jù)這一現(xiàn)象，研究團(tuán)隊創(chuàng)新地開發(fā)了邊緣圓滑處理技術(shù)，將硅片邊緣的表面和側(cè)面尖銳的“V”字型溝槽處理成平滑的“U”字型溝槽。

　　“對于具有表面尖銳‘V’字型溝槽的太陽電池硅片斷裂行為的認(rèn)識，啟發(fā)了研究團(tuán)隊針對硅片邊緣區(qū)域進(jìn)行形貌改變，我們將尖銳‘V’字型溝槽處理成圓滑‘U’字型溝槽，從而讓彎曲應(yīng)變能夠有效分散，有效抑制了應(yīng)變斷裂行為，提升了硅片的柔韌性，最終實現(xiàn)了高效、輕質(zhì)、柔性的單晶硅太陽電池。”中科院上海微系統(tǒng)所副所長狄增峰說。

　　據(jù)介紹，基于該技術(shù)，60微米厚的單晶硅太陽電池可以像A4紙一樣進(jìn)行折疊操作，最小彎曲半徑達(dá)到5毫米以下，也可以進(jìn)行重復(fù)彎曲，彎曲角度超過360度。在柔韌性增強(qiáng)的同時，還保持了太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率不變。

　　柔性太陽電池除了應(yīng)用于地面光伏電站和分布式光伏電站外，在可穿戴電子、移動通訊、車載移動能源、光伏建筑一體化、航空航天等領(lǐng)域也具有巨大的發(fā)展空間。

　　據(jù)了解，目前該工藝已驗證批量生產(chǎn)的可行性，為輕質(zhì)、柔性單晶硅太陽電池的發(fā)展提供了一條可行的技術(shù)路線。研究團(tuán)隊開發(fā)的大面積柔性光伏組件已經(jīng)成功應(yīng)用于臨近空間飛行器、建筑光伏一體化和車載光伏等領(lǐng)域。

　　作者：張維佳　　來源：中國電子報、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)